Действительно, нейтронная звезда состоит из очень плотного материала и найти что-то еще более плотное вряд ли получится. Однако есть один кандидат, который может, в каком-то смысле, потягаться с нейтронной звездой по плотности. И это, конечно же, черная дыра. У черных дыр вещество, предположительно, сгущается к центру, к области пространства, содержащей огромную массу, но занимающей пренебрежимо малый объем. Такая область имела бы бесконечную плотность массы, превзойти которую невозможно!
Но более интересный вопрос заключается в том, можно ли достичь бесконечной плотности? Действительно, концепция бесконечности вызывает сильный дискомфорт у физиков.
Что обуславливает высокую плотность нейтронной звезды?
Если говорить обобщенно, нейтронная звезда — это совокупность нейтронов, сконденсированных таким образом, что каждый нейтрон находится на расстоянии, равном примерно радиусу атомного ядра. Поэтому оценочная плотность НЗ лежит где-то между 10^14–10^15 г/см^3. Сравните это с плотностью железа— 7,87 г/см^3.
Почему нейтроны не сжимаются еще сильнее?
Принцип Паули не позволяет нейтронам сжиматься еще сильнее: нейтроны создают сопротивление, которое не позволяет гравитации уплотнять звезду еще сильнее, и именно этот эффект определяет типичную плотность нейтронной звезды. Вот почему сильное ядерное взаимодействие называется сильным.
В черной дыре гравитация преобладает даже над этой сильной силой сопротивления, и она стремится «свести все воедино». При этом нейтроны разделяются на отдельные кварки, которые также подчиняются принципу Паули, и, следовательно, центр черной дыры может быть не сингулярностью, а плотным шаром свободных частиц.
Кварковая материя может возникнуть там, где кварки отделяются от нейтронов и протонов, и получается кварковый конденсат (жидкость).
Это может происходить в центрах нейтронных звезд, но это пока не доказано, поскольку мало что известно о свойствах кварковой материи высокой плотности и высокого давления.
К сожалению, даже если эти кварковые звезды существуют, они находятся за горизонтом событий черных дыр. Это затрудняет их наблюдение, поэтому нейтронные звезды, вероятно, являются самыми плотными объектами во Вселенной, которые мы могли бы наблюдать напрямую.
Итак, если вам нужен ответ с точки зрения «строгой физики», то нет ничего плотнее материала нейтронной звезды. Сингулярность черной дыры находится вне сферы физики и до сих пор не изучена.